古代冶鐵的發展歷史

1. 中國的冶煉技術的發展史

中國古文明象徵的商周到戰國的青銅器，可以說是鑄造技術所造就的。從重875公斤的司母戊方鼎、精美的曾侯乙尊盤和大型的隨縣編鍾群，以至大量的禮器、日用器、車馬器、兵器、生產工具等，可以看到當時中國已經非常熟練地掌握了綜合利用渾鑄、分鑄、失蠟法、錫焊、銅焊的鑄造技術，在冶鑄工藝技術上已處於世界領先的地位。而《考工記》中所記載的：「金有六齊。六分其金而錫居一，謂之鍾鼎之齊。五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊。四分其金而錫居一，謂之戈戟之齊。三分其金而錫居一，謂之大刃之齊。五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊。金、錫半，謂之鑒燧之齊」，是世界上最早的合金配比的經驗性科學總結，表明當時中國已認識到合金成分與青銅的性能和用途之間的關系，並已定量地控制銅錫的配比，以得到性能各異，適於不同用途的青銅合金。
2.鑄鐵冶煉
在很長的一段時間里我們的鋼鐵冶煉技術是一度領先於世界的，中國冶煉塊鐵的起始年代在公元前6世紀，古代冶煉技術的演進春秋以前,中國的冶煉技術處於比較原始的階段,當時使用的冶煉方法稱為「塊煉法」。當時煉鐵使用木炭作燃料,熱量少,加上爐體小,鼓風設備差,因此爐溫比較低,不能達到鐵的熔煉溫度,所以煉出的鐵是海綿狀的固體塊,稱為「塊煉鐵」。塊煉鐵冶煉比較費時,質地比較軟,含雜質多,經過鍛打成為可以使用的熟鐵。鋼鐵冶煉技術的進一步發展到「塊煉滲碳鋼」。出土文物表明,中國最遲在戰國晚期已經掌握這種最初期的煉鋼技術。人們在鍛打塊煉鐵和熟鐵的過程中,需要不斷地反復加熱,鐵吸收木炭中的碳份,提高了含碳量,減少夾雜物後成為鋼。這種鋼組織緊密、碳分均勻,適用於製作兵器和刀具。進一步發展到「百煉鋼」技術。人們在打制器物的時候,有意識地增加折疊、鍛打次數,一塊鋼往往需要燒燒打打、打打燒燒,重復很多次,甚至上百次,所以稱之為百煉鋼。百煉鋼碳分比較多,組織更加細密,成份更加均勻,所以鋼的品質提高,主要用於製作寶刀、寶劍。
冶煉鑄鐵的技術比歐洲早。中國鑄鐵的發明出現在公元前5世紀，而歐洲則遲至公元後的15世紀。由於鑄鐵的性能遠高於塊鐵，所以真正的鐵器時代是從鑄鐵誕生後開始的。社會發展的歷史表明，鑄鐵的出現是社會生產力提高和社會進步的主要標志。中國從塊鐵到鑄鐵發明的過渡只用了約一個世紀的時間，而西方則花費了近三千年的漫長路程。中國古代煉鐵技術發展得如此迅速是世界上絕無僅有的。英國著名科學史家貝爾納說，這是世界煉鐵史上的一個唯一的例外。
另一傑出的生鐵加工技術是炒鋼，它是中國古代由生鐵變成鋼或熟鐵的主要方法，大約發明於西漢後期。其法是把生鐵加熱成液態或半液態，並不斷攪拌，使生鐵中的碳份和雜質不斷氧化，從而得到鋼或熟鐵。河南鞏縣鐵生溝和南陽瓦房庄漢代冶鐵遺址，都提供了漢代應用炒鋼工藝的實物證據。東漢時成書的《太平經》中也說：「有急乃後使工師擊治石，求其中鐵，燒冶之使成水，乃後使良工萬鍛之，乃成莫耶。」「莫耶」乃古代寶劍之稱。這段文字雖失之疏簡，但不難看出，它敘述的是由礦石冶煉得到生鐵，再由生鐵水經過炒煉，鍛打成器的工藝過程。炒鋼工藝操作簡便，原料易得，可以連續大規模生產，效率高，所得鋼材或熟鐵的質量高，對中國古代鋼鐵生產和社會發展都有重要的意義。類似的技術，在歐洲直至十八世紀中葉方由英國人發明。
中國古代的煉鋼技術主要是百煉鋼。自從西晉劉琨寫下「何意百煉鋼，化為繞指柔」這一膾炙人口的詩句後，「千錘百煉」、「百煉成鋼」便成為人們常用的成語。百煉鋼肇始於西漢早期的塊煉滲碳鋼，其後不斷增加鍛打次數而成定型的加工工藝。到東漢、三國時，百煉鋼工藝已相當成熟。上引《太平經》中的「萬鍛之，乃成莫邪」，即是其生動的寫照。曹操曾令工師製作「百辟利器」，曹丕的《典論·劍銘》中說：「選茲良金（指鐵），命彼國工，精而煉之，至於百辟」。劉備曾令「蒲元造刀五千口，皆連環，及刃口刻七十二湅」。《古今注·輿服》亦說：「吳大帝有寶劍三，……一曰百煉，二曰青犢，三曰漏景」。後世這一工藝一直被繼承，並不斷得到發展。 但是炒鋼和百煉鋼技術還存在一定缺陷,如炒鋼工藝復雜,不容易掌握;百煉鋼費工費時。
此外，在1981年經中國學者關洪野等人對513件出土的漢魏時期鐵器研究後表明，中國早在兩千多年前的漢代就已經發明了球墨鑄鐵，遠遠早於發達的歐洲國家。目前，中國學者所做的結論已經得到了國際學術界的承認。
創始於魏晉南北朝時期的灌鋼技術，是中國冶金史上的一項獨創性發明。陶弘景說：「鋼鐵是雜煉生柔作刀鐮者」，北齊的綦母懷文「造宿鐵刀，其法燒生鐵精以重柔鋌，數宿則成剛」，說的就是灌鋼技術。灌鋼的工藝過程大致為，將熔化的生鐵與熟鐵合煉，生鐵中的碳份會向熟鐵中擴散，並趨於均勻分布，且可去除部分雜質，而成優質鋼材。
綦毋懷文發展灌鋼法大約在東漢末,可能出現煉鋼新工藝「灌鋼」法的初始形式。南北朝時,綦毋懷文對這一煉鋼工藝進行了重大改進和完善。南朝齊、梁時的陶弘景首先記載了灌鋼法,北朝魏、齊間的綦毋懷文曾用這種方法製成十分鋒利的「宿鐵刀」。綦毋懷文,姓綦毋,名懷文,是中國南北朝時期著名冶金家。他生活在公元6世紀北朝的東魏、北齊間,具體生卒年代歷史上缺乏記載,只知道他好「道術」,曾經作過北齊的信州(今四川省奉節縣一帶)刺史。據史書記載,綦毋懷文的煉鋼方法是:「燒生鐵精,以重柔鋌,數宿則成鋼」,就是說,選用品位比較高的鐵礦石,冶煉出優質生鐵,然後,把液態生鐵澆注在熟鐵上,經過幾度熔煉,使鐵滲碳成為鋼。由於是讓生鐵和熟鐵「宿」在一起,所以煉出的鋼被成為「宿鐵」。灌鋼法是中國古代煉鋼技術上一個了不起的成就。同百煉法或炒煉法比較,其優點1)生鐵作為1種滲碳劑,因熔化後溫度高,加速向熟鐵中滲碳的速度,縮短冶煉時間,提高生產率。(2)熟鐵因為碳的滲入而成為鋼,生鐵由於脫碳也可以變成鋼,增加了鋼的產量。(3)在高溫下,液態生鐵中的碳、硅、錳等與熟鐵中的氧化物夾雜發生反應,去除雜質,純化金屬組織,提高金屬品質。(4)灌鋼法操作簡便,容易掌握。要想得到不同含碳量的鋼,只要把生鐵和熟鐵按一定比例配合好,加以熔煉,就可獲得。3推動中國古代刀劍技術的發展綦毋懷文是一位出色的制刀專家,對前人造刀經驗進行研究、比較,經過不斷實踐,創造一套新的制刀工藝和熱處理技術。
綦毋懷文造刀的方法是:先把生鐵和熟鐵以灌鋼法燒煉成鋼,做成刃口,然後「以柔鐵為刀脊,浴以5牲之溺,淬以5牲之脂」這樣做出來的刀稱為「宿鐵刀」,極其鋒利,能夠一下子斬斷鐵甲30札。對於含碳量比較高的鋼,理想的淬火介質應該是:當工件在比較高的溫度650～400℃,具有較大的冷卻速度,在低溫300～200℃,具有較慢的冷卻速度。這就需要採用雙液淬火法。綦毋懷文先用動物尿、後用動物油進行雙液淬火,能夠造出品質很高的「宿鐵刀」。中國早在戰國時代就使用了淬火技術,但是長期以來,人們一般都是用水作為淬火的冷卻介質。雖然三國時的制刀能手蒲元等人已經認識到:用不同的水作淬火的冷卻介質,可以得到不同性能的刀,但仍沒有突破水的范圍。而綦毋懷文則實現了這一突破,他在製作「宿鐵刀」時使用了雙液淬火法,即先在冷卻速度大的動物尿中淬火,然後再在冷卻速度小的動物油脂中淬火,這樣可以得到性能比較好的鋼,避免單純使用1種淬火(即單液淬火)的局限。雙液淬火法,即在工件的溫度比較高的時候,選用冷卻速度比較快的淬火介質,以保證工件的硬度;而在溫度比較低的時候,則選用冷卻速度比較小的淬火介質,以防止工件開裂和變形,使其有一定的韌性。雙液淬火法是1種比較復雜的淬火工藝,這在當時沒有測溫、控溫設備的條件下,完全依賴操作及經驗,是一個了不起的成就。在綦毋懷文之前,中國古代的鋼刀大都用百煉鋼製成,這樣製作的刀劍雖然性能優異鋒利,但也存在不少缺陷,整把刀全部用百煉鋼製成,價格昂貴;如一把東漢時期的名鋼劍的價錢可以購買當時供7個人吃2年9個月的糧食。
而且百煉鋼製作刀劍費時費力。三國時,曹操命有司製作寶刀5把,用了3年時間。為此,綦毋懷文對制刀工藝進行了重大更新。這表明綦毋懷文對鋼鐵的性能有比較深刻的認識,而且能根據不同的用途合理選擇材質,發揮各種材質的優點,節省某些貴重材料,降低成本和費用。1把刀的背部、刃口實際起著不同的作用,因而要求具有不同的性能。
一般來說,刃口主要起刺殺作用,因而要求有比較高的硬度,這樣才能保證刀的鋒利,所以應該選擇含碳量較高、硬度較大的鋼來製造。而刀背主要起1種支撐作用,要求有比較好的韌性,使刀在受到比較大的沖擊時不致折斷,這樣就要選擇含碳量較低、韌性較大的熟鐵。綦毋懷文正是有了上述類似的認識,在製作刀具時才能夠將熟鐵和鋼巧妙的結合起來,將2者恰到好處地用在合適的地方,既滿足了鋼刀的不同部分的不同要求,又節省大量昂貴鋼材,利於鋼刀的推廣和普及。這種制刀工藝,今天還在沿用。
灌鋼技術在宋以後不斷被改進，減少了灌煉次數，以至一次煉成。沈括在《夢溪筆談》卷三說：「世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之『團鋼』，亦謂之『灌鋼』」，並說「二三煉則生鐵自熟，仍是柔鐵」，正反映了灌煉次數的減少。其中把柔鐵屈盤起來是為了增加生熟鐵的接觸面，提高灌鋼的效率，並促使碳份分布更均勻；封泥則可以促進造渣，去除雜質，並起保護作用。明代灌鋼技術又進一步發展，據《天工開物》卷十四記載，已把柔鐵屈盤改為薄熟鐵片，進一步增加了生熟鐵的接觸面，加速「生熟相和，煉成則鋼」的進程，泥封亦改為草泥混封。灌鋼又稱「抹鋼」、「蘇鋼」，其工藝自清至近代仍很盛行。在坩堝煉鋼法發明之前，灌鋼法是一種最先進的煉鋼技術。
由於綦毋懷文和千百萬工匠的辛勤勞動,使中國古代冶金技術自立於世界之林。因此,當我們研究和總結古代科學技術成就的時候,不應該忘記綦毋懷文的功績。這是中國冶金史上的一項傑出成就和偉大創新,在世界煉鋼史上佔有一定地位。4灌鋼法的進一步革新灌鋼法的出現,使鋼的產量和品質大大提高,為隋唐以後生產力的大幅度增長提供了條件。後來,灌鋼法又不斷發展。宋代又把生鐵片嵌在盤繞的熟鐵條中間,用泥巴把煉鋼爐密封起來,進行燒煉,效果更好。明代又有改進,把生鐵片蓋在捆緊的若干熟鐵薄片上,使生鐵液可以更好均勻地滲入熟鐵之中。不用泥封而用塗泥的草鞋遮蓋爐口,使生鐵可從空氣中得到氧氣而更易熔化,從而提高冶煉的效率。明中期以後,灌鋼法更進一步發展為蘇鋼法以熟鐵為料鐵,置於爐中,而將生鐵板放在爐口,當爐溫升高到1300℃左右,生鐵板開始熔化時,既用火鉗夾住生鐵板左右移動,並不斷翻動料鐵,使料鐵均勻地淋到生鐵液;這樣,既可產生很好的滲碳作用,又可產生劇烈的氧化作用,使鐵和渣分離,生產出含渣少而成份均勻的鋼材。直到現今,在蕪湖、湘潭、重慶、威遠等地人們還在使用;可見其影響的深遠。在17世紀以前,中國的煉鋼技術長期居於世界領先地位,受到各國地普遍贊揚。公元1世紀時,羅馬博物學家在其名著《自然史》中說:「雖然鐵的種類很多,但沒有一種能和中國來的鋼相媲美。」

2. 中國古代各個朝代的冶金業的成就

冶鐵業：
西周時開始使用鐵器；
春秋戰國時期，發明了鑄鐵柔化處理技術，是世界冶鐵史的一大成就，比歐洲早兩千多年；
兩漢：西漢時冶鐵業分為官營和私營。煤成為冶鐵的燃料，人們發明了淬火技術；東漢時，杜詩發明水排，使中國冶鐵水平長期領先世界。宛和鞏是著名的冶鐵中心；
隋唐時期：普遍採用了切削、拋光、焊接等工藝；
遼宋時期：遼和金的冶鐵業水平較高；
明朝中後期，廣東佛山冶鐵業，一天出鐵六七千斤。
認識：在農業文明時代，冶鐵業的發展是生產力進步的明顯標志，它有力地推動著社會的變革和進步。

3. 鐵的發展歷史

鐵器時代

鐵器時代是人類發展史中一個極為重要的時代。人類最早發現和使用的鐵，是天空中落下來的隕鐵。隕鐵是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物，含鐵量較高。在很久以前，人們就曾用這種天然鐵製作過刀刃和飾物，這是人類使用鐵的最早情況。地球上的天然鐵是少見的，所以鐵的冶煉和鐵器的製造經歷了一個很長的時期。當人們在冶煉青銅的基礎上逐漸掌握了冶煉鐵的技術之後，鐵器時代就到來了。

中國最早的關於使用鐵制工具的文字記載，是《左傳》中的晉國鑄鐵鼎。在春秋時期，中國已經在農業、手工業生產上使用鐵器。

鐵在自然界分布極廣，是地殼的重要組成元素之一。因為天然的純鐵在自然界幾乎不存在，鐵礦石的熔點也較高，又不易還原，所以人類利用鐵較銅、錫、鉛、金等還要晚些，在埃及、西南亞等一些文明古國所發現的最早的鐵器，都是由隕鐵加工而成的。1972年，在我國河北省藁城縣台西村出土了一把商代鐵刃青銅鋮，其年代約在公元前十四世紀前後，在青銅鋮上嵌有鐵刃，該鐵刃就是將隕鐵經加熱鍛打後，和鋮體嵌鍛在一起的。我國還曾出土過類似的鐵刃銅鋮和鐵援銅戈各一把，年代相當於商末周初，鐵的部分也是由隕鐵加工成的。人們曾在西亞古蘇美爾人所建的古烏爾城的古墓中，發現一把由隕鐵製成的小斧，在古蘇美爾人所建的古烏爾城的古墓中，發現一把由隕鐵製成的小斧。在古蘇美爾語中，鐵叫做「安巴爾」，意思是「天降之火」，所謂天降之火就是隕石。埃及古人則乾脆把鐵叫做「天石」。可見人們最早認識鐵是從隕石開始的。天降的隕石，數量很少，因此用隕鐵製作的器具當然是很珍貴的，同時還帶有神秘的色彩。用隕石作工具是很少的，所以在生產上，它沒有什麼明顯的影響，但通過對隕石利用，畢竟使人們初步認識到鐵。

世界上許多民族都先後掌握了冶鐵技術。小亞細亞的赫梯人在公元前1300年左右已掌握了冶煉技術，但赫梯國王將冶鐵術視為專利，嚴禁外傳。赫梯王國衰亡後，冶鐵術向外傳播。據考古發掘和文獻記載，使用鐵器最早、最普遍的兩個地區，都為赫梯人的鄰國：其東的敘利亞、巴勒斯坦和其西的希臘。敘利亞、巴勒斯坦地區當時居住著腓尼基人、腓尼斯丁人和以色列人。《舊約全書》的《創世紀》中即提到亞當的第8代孫該隱善作各種青銅和鐵制工具器皿。在巴勒斯坦也考古發現了冶鐵爐多處，年代在公元前13世紀左右。迄今所知最早的鐵犁發現於巴勒斯坦的蓋拉爾遺址（前13－12世紀），可見這一地區已較普遍地在工農業使用鐵器。一般認為，前10世紀以後，敘利亞、巴勒斯坦一帶是古代東方鐵器生產的一個中心。在同一時期，希臘地區也普遍使用鐵器。在雅典陶區的前10世紀的居住遺址中，鐵制工具與武器甚為集中，有長劍、長矛、刀、斧、銼具等物，特別是有鐵制的門閂片等小器物，說明鐵的使用已經相當普遍。自此以後，鐵經敘利亞而傳入西亞其他地區、中亞與北非，經希臘而至東歐、西歐。

4. 高爐煉鐵的發展歷史

高爐煉鐵復 ：
鋼鐵生產中的重要環制節。這種方法是由古代豎爐煉鐵發展、改進而成的。盡管世界各國研究發展了很多新的煉鐵法，但由於高爐煉鐵技術經濟指標良好，工藝簡單，生產量大，勞動生產率高，能耗低，這種方法生產的鐵仍佔世界鐵總產量的95%以上。
簡史和近況
早期高爐使用木炭或煤作燃料，18世紀改用焦炭，19世紀中葉改冷風為熱風(見冶金史)。20世紀初高爐使用煤氣內燃機式和蒸汽渦輪式鼓風機後，高爐煉鐵得到迅速發展。20世紀初美國的大型高爐日產生鐵量達 450噸，焦比1000公斤/噸生鐵左右。70年代初，日本建成4197立方米高爐，日產生鐵超過1萬噸，燃料比低於 500公斤/噸生鐵。中國在清朝末年開始發展現代鋼鐵工業。1890年開始籌建漢陽鐵廠，1號高爐(248立方米，日產鐵100噸)於1894年5月投產。1908年組成包括大冶鐵礦和萍鄉煤礦的漢冶萍公司。1980年，中國高爐總容積約8萬立方米,其中1000立方米以上的26座。1980年全國產鐵3802萬噸，居世界第四位。

5. 中國古代歷史上鐵器的產生和使用過程

西周末年是中國的早期鐵器時代。雖然商代鐵刃銅鉞的發現，表明金屬鐵早在公元前1300年即已被中國人認識，但是中國開始冶鐵和使用鐵器的確切時間仍是在西周末年。我國最早的人工冶煉的鐵器為三峽虢國鐵劍（公元前800年）。初期製作的鐵器多為削、刀等一些小工具。1976年，湖南省長沙楊家山65號墓（相當春秋晚期）中甚至還出土了一把鍛制的中碳鋼劍，長38.4厘米。經鑒定：它含碳達0.5%左右，並經過高溫退火處理，金相組織比較均勻。戰國中期以後，鐵工具在農業和手工業中逐漸替代傳統的銅工具而取得支配地位，在社會生產和生活中發揮著巨大的作用。煉鐵技術也不斷提高，鐵器遍布七國，並傳播到北方的匈奴和南方的百越。冶金業在中國的出現雖然晚於西亞和歐洲，但它的發展卻比它們迅猛，並在以後的相當長的一段時間，走在世界冶金技術的前列。
春秋戰國時代鐵器的類型有農具、手工具、兵器及雜器，而以農具和手工具為大宗。與銘刻文字有關的手工具有：錛、鑿、錐、錘、刮刀、削、鉤、針、鋸、斧。《管子·海王篇》稱：工匠必有斧、錛、鑿、鋸、錘，是當時手工藝的真實寫照。正如《論語·衛靈公》所言："工欲善其事，必先利其器"。鐵工具遠比銅工具鋒利，它在銘刻文字中的運用，如同毛筆在書寫文字中的運用一樣，必然引發一場技術革命和藝術革命，這在石刻文字和古璽文字上尤其突出。

6. 闡述人工冶鐵的起源與發展

人工冶鐵的起源與發展·

世界各地出現人工冶鐵的年代早晚不一。當一個地方具備了創造某種冶金技術的地理條件和歷史條件時，就有可能使用某種冶金技術。

已知人工冶鐵最早的製品，是在兩河流域北部、靠近土耳其的Chagar Bazar鎮所出土的一支匕首柄，其年代是在公元前2700年左右。小亞細亞(今土耳其境內)的赫梯，在公元前2000年出現了鐵犁，並且出現了「鐵匠」的名字，他們所以很早就發現和使用了鐵具，是因為該地區的鐵礦石特別多，而銅資源又非常少。小亞細亞東部有一個小國叫烏拉爾國，在公元前1000年就開始了冶煉鐵，而且鐵的鍛造技術已掌握得很好。古埃及在公元前663年～公元前525年的約當二十六王朝也進入了鐵器時代。希臘人在著名的「荷馬史詩」中多次提到了鐵的使用，說明當時希臘人也已經掌握了冶鐵技術並使用鐵器了。義大利也是古代文明發達較早的國家之一，它在公元前1000年就開始進入鐵器時代，到了公元前700年鐵器的使用已經很普遍了。四大文明古國之一的印度在公元前四世紀，已普遍應用鐵器了。

我國的人工冶鐵，進入鐵器時代在世界上雖然並不是最早的，這一點與青銅的鑄冶很相似。但是世界上大部分地區早期使用的煉鐵方法，是低溫固態還原法，亦稱塊煉法，而我國煉鐵方法有一個很突出的優點，即在發明和使用塊煉法的不久，就發明了高溫液態還原法來製取生鐵。

從冶金的技術角度分析，高溫液態還原法比低溫固態還原法水平高得多，歐洲直到公元14世紀才從中國學會了高溫液態還原法進行冶鑄。生鐵冶鑄技術的發明具有重大的歷史意義，以後2 000多年的傳統鋼鐵生產，也是以生鐵冶鑄為基礎的，它促進了人類社會的進步，在世界物質文明史上有積極的作用。

三、我國人工冶鐵技術的發明和發展

我們的祖先可能在砌造煉銅爐時，偶爾使用了鐵礦石或含鐵的銅礦石作為築爐材料。在煉銅過程中，有時因爐溫較高，偶爾可能得到鐵或銅鐵混合物。特別是青銅時代晚期，造就了一批技術高超的冶銅工匠，他們掌握了較復雜的金屬冶煉和製作過程，當他們在煉銅時偶爾發現鐵以後，看到了鐵的優良特性，便有意識地把鐵礦石進行單獨熔煉，從而開始了人工冶鐵的歷史。

我國發明和使用鐵與鐵器起始的確切年代，長期以來一直為學術界研討的課題，現在還難於做出肯定的結論。基本觀點是在春秋中、晚期，到了戰國時代有了較大的進步。

7. 冶鐵術的中國冶鐵術的起源

西亞各地發現的鐵器可以早到公元前30世紀中葉，距今約4500年。公元前12世紀前後地中海地區鐵器的使用日益普遍。中亞多數地區在公元前20世紀未或公元前20與公元前10世紀之交開始了早期鐵器時代。巴基斯坦的犍陀羅墓葬文化晚期進入了早期鐵器時代，早期鐵器時代又分早晚兩個階段，所測碳十四數據，晚期階段在公元前14至13世紀。印度的彩繪灰陶文化階段鐵器製作水平已很高，在這一文化面積很小的阿特蘭基海勒遺址中發掘出鐵製品135件，有家用器物、傢具、其他手工業工具，用於戰爭或狩獵的武器。繪彩灰陶文化的年代早於公元前11世紀或更早。原蘇聯中亞地區的居民學會冶鐵後，鐵器也很快被使用於日常生活和狩獵與戰爭的所有領域。古花拉子模地區的阿米拉巴得文化進入早期鐵器時代不晚於公元前10世紀。弗爾干納盆地一支較為發達的早期鐵器時代文化是楚斯特文化，在這一文化的達爾弗爾津特佩遺址出土有早期的煉鐵的礦熔碴。楚斯特文化的年代在公元前20世紀與公元前10世紀之交。
商周時期中原地區青銅冶煉術已達到相當水平，但是從商代中期到周末數百年間，人工冶鐵術並未在高超的冶銅技術的影響下發展起來，西周末偶見人工冶煉的鐵器時，仍使用隕鐵。新疆屬於中亞的一部分，大多地方的地理地貌與中亞其他地區區別不大，特別是北疆一些大河將新疆與以西中亞國家連為一個大的自然地理單元，考古發現表明在古代它們擁有相同的文化。和中亞其他地區一樣，新疆在公元前20世紀與10世紀之交進入了早期鐵器時代，並很快普及。中、西亞地區發現的早期鐵器為原始的塊煉鐵，窮科克台地墓地出土的鐵器經北京科技大學冶金史研究所鑒定，為塊煉鐵或滲碳鋼，中原地區最早出現的人工冶鐵亦為塊煉鐵，早期的冶鐵技術一致，從新疆和中原地出土的金鐵合體或金玉合體的器物看，早期鐵器十分珍貴。商代開始，中原和古西域就有非常密切的文化聯系，商末貴族墓葬中的玉來自西域，三門峽虢國墓地出土中國最早的人工冶鐵品，這里還出土過一面早期銅鏡，背面為線描的動物紋飾，明顯不是中原體系的銅器，風格類同的銅鏡在和靜縣察吾乎溝文化中發現過—件，德國柏林博物館收藏品中有一件，虢國墓地的那面銅鏡顯然是西來的。鄯善縣洋海墓地出有一銅鐵合體的鐵器，同墓地出有管銎戰斧、鈴形鏤孔銅器等，這些銅器在西亞等地公元前一千六、七百年遺址中就有發現，中原和中國北方地區發現的同類銅器年代到商末。最近在塔什庫爾乾地區發現喇叭口狀銅耳環，它是安得羅諾沃文化中的典型銅器，類同器物在甘肅河西及中國北方地區都有發現，年代在商周。上述器物明顯是從西亞、中亞經新疆向中原流布，和這些器物一樣，在西亞和中亞早已出現的鐵器也隨之由西向東傳布。新疆鐵器出現的時代早，發現多，河西沙井文化發現二件鐵器年代可早到西周，關中地區鐵器早到春秋早。人工冶鐵術由西亞、中亞經新疆向中原傳布的線路也基本清楚。冶鐵術傳入中原後，在已經十分發達的青銅冶煉技術的基礎上，很快發明了冶鑄生鐵，這項工藝早西方一千多年，從此中國的冶鐵術開始領先西方。 最早進入人類視野的鐵礦物無疑是鐵隕石（或簡稱隕鐵），這種不折不扣的天外來客，為人類提供了有關鐵的最初知識。
鐵隕石主要由鐵鎳合金組成，一般含鎳4～10%，極少數隕鐵中的鎳含量可以高達60%。隕鐵的絕大部分都是可鍛的。
有證據表明，石器時代的人們已能夠利用隕鐵。居住在西格陵蘭約克角地區的石器時代的人們，一直用含鎳8%左右的隕鐵製造工具。在北格陵蘭曾發現過一把愛斯基摩人的小刀，由一些裝在海象牙上的隕鐵片組成。在中國，古代隕鐵製品也正在不斷被發現。1972年冬，在河北省藁城縣台西村商代遺址（碳－14測定年代為公元前1520±160年），發現了一件鐵刃銅鉞。全鉞殘長111mm，闌寬85mm。鐵刃寬60mm，在銅外部分已經斷失，銅身夾住的部分厚2mm，深 10mm。對這件古兵器進行的科學考查表明，「鐵刃中沒有人工冶鐵所含的大量夾雜物，原材料鎳含量在6%以上，鈷含量在4%以上。更為重要的是，盡管經過鍛造和長期風化，鐵刃中仍保留有高低鎳、鈷層狀分布」，研究者據此斷定，這件銅鉞的鐵刃系由隕鐵製成，而整個銅鉞的製作過程是：先將隕鐵鍛造成薄刃，然後再澆鑄青銅柄部。
在我國歷代文獻中，有關隕鐵的記載也可謂不絕如縷。最早記錄隕鐵墮落現象的是《史記》：「秦獻公十七年（公元前368 年），櫟陽雨金四月至八月。」所謂「雨金」是指許多鐵隕石同時墮落，也即現代人所謂的「隕石雨」，而櫟陽是秦獻公的都城，其地在今陝西臨潼東北。其後，唐代樊綽《蠻書》中記載雲南南詔王備有「天降鐸鞘」。段成式《酉陽雜俎》中說「南番有毒槊……言從天而下，入地丈余」。北宋治平元年（公元1064年）某日，沈括在常州宜興縣曾親見隕鐵墮落並作了詳細記載：「是時火息，視地中只有一竅如杯大，極深，下視之，星在其中，熒熒然。良久漸暗，尚熱不可近。又久之，發其竅，深三尺余，乃得一圓石，猶熱，其大如拳，一頭微銳，色如鐵，重亦如之。」此後，在《元史?五行志》中也有一段清楚的記載：「元至正十年（公元 1350年）十一月冬至夜，陝西耀州有星墮於西原，光耀燭地，聲如雷鳴者三，化為石，形如斧。一面如鐵，一面如錫，削之有屑，擊之有聲。」
建國以後，許多隕鐵實物也已被陸續發現。如1958年在廣西南丹發現了早期降落的鐵隕石雨，經現場勘查，已發現的十九塊南丹鐵隕石中，最小者為1.3kg，最重者為1.9噸，含鎳量在7%左右。而不知何時落在我國新疆准葛爾地區的一塊重約二十噸的鐵隕石，則是目前世界上收集到的第三大鐵隕石。
以上事實說明，原始民族在早期就已經能夠利用天然隕鐵。而至遲在商代中期，中華民族的先祖們已經掌握了一定水平的鍛鐵技術，熟悉鐵的加工性能，認識鐵與青銅在性質上的差別。顯然，中國人對鐵的最初認識只能更早。
煉銅早於煉鐵，不僅已為考古文物和歷史文獻所證實，而且也符合冶金技術的發展規律。原因很簡單，就像從樹上摘蘋果總是從低處摘起一樣，由於煉銅（專指古代）較煉鐵容易，最早誕生的當然是煉銅術。
煉銅術起源於新石器時代的人們對自然銅的利用。絕大部分自然銅是含銅高達98－99%的紅銅，不僅具有金屬光澤，而且具備良好的加工性能。最初，人們也許只是把自然銅當成石料來打制石器，在實踐中必然會發現自然銅具有石頭無法比擬的延展性，容易按需要打製成形。接下來，人們自然也會發現，將自然銅放到火里燒過後，打制起來就會更加容易。如果火焰溫度足夠高，自然銅就會熔化，而熔化的銅水能夠流動，凝固以後又可隨容器成形。這一現象的反復出現，必然導致煉銅技術與鑄造技術的萌生。
紅銅的熔點是1083℃，而早在公元前5000年前後的仰韶文化前期，陶器的燒成溫度就已達到了900－ 1000℃，已經具備熔煉自然銅的技術基礎。我們已經知道，在銅礦床的表層，除了自然銅外，還有孔雀石和赤銅礦，尤其是孔雀石，色彩鮮艷奪目，極易引人注意。孔雀石常同自然銅一起出現，並與銅銹有類似的顏色，這就容易使人產生聯想，激起用孔雀石煉銅的沖動。而這種沖動一旦付諸實踐，就是煉銅技術的誕生。稍具化學知識的人都知道，孔雀石屬於鹼式碳酸銅，只要加熱到一定溫度，就會分解為氧化銅，而氧化銅同木炭一起加熱，就能還原出銅來。
鐵的情形則很不相同。鐵很易被氧化，除隕鐵外，自然界中的鐵都呈氧化物或其它化合物的形態存在。純鐵的熔點為1537℃，直接熔鐵在新石器時代根本就不可能。鐵礦石的還原溫度雖然並不需要這么高，但溫度低時還原速度很慢，對實際生產沒有意義。同時，低溫還原出來的鐵在冷卻時很容易被重新氧化，又變成了鐵銹。因此，盡管銅、鐵礦總是共生，在煉銅術誕生之後，冶鐵術的誕生仍須時日，需要一場深刻的技術革命為其准備足夠的條件。事實是，這場技術革命果然發生了，時間是公元前3500年至公元前2600年，持續近千年之久，相當於中國銅石並用時代的早期。
從嚴格意義上講，這是一場制陶技術的變革，變革的內容主要是：用快輪制坯代替手制；改革陶窯火道和箅面火眼，使窯室內的火力更加均勻；擴大窯室直徑，窯壁由直立改為內收。窯壁內收是為了封窯的方便。在陶器燒到一定火候時密封飲窯，就會製造出還原氣氛而燒出灰陶，此時如果讓大量松煙進入，使其發生滲碳作用，就會燒出很好的黑陶。由敞口氧化燒制紅陶進步為密封飲窯製造還原氣氛燒制灰、黑陶，透露了一個非常重要的信息：人們已經掌握了對銅鐵冶煉至關重要的知識――高溫下的還原。
由於時代的局限，我們今天還無法弄清原始冶銅術的細節，但是，有一點是可以肯定的，在制陶術完成上述變革之後的公元前2600年－前2000年，中華大地上的銅器突然多了起來，除紅銅外還有了青銅和黃銅，並最終順利進入了青銅時代。這當然不會是偶然現象，唯一合理的解釋只能是，源於制陶術的冶銅術分享了制陶術的最新成果，完成了由萌生期到成熟期的過渡。而隨著冶銅技術的成熟，冶銅實踐也變得豐富多彩起來。也只有到了這時，銅、鐵礦共生的前提對於冶鐵術的誕生才有了實際意義。而煉鐵高爐首先在中國誕生也才有了根據，當然，這是後話。 目前已知的中國最早的銅器，是1973年出土於陝西臨潼姜寨仰韶文化遺址（約公元前3700年）的原始黃銅片和出土於甘肅東鄉馬家窯文化遺址（約公元前 3100年）的青銅刀，中國冶銅術的起源當然不會晚於公元前3100年。根據國家「夏商周斷代工程」的最新成果，夏代的紀年范圍為公元前2070年～前 1600年。也就是說，大禹活動的時間是在公元前2070年前後，距離冶銅術的起源至少已有千年之久。在長達千年的冶銅實踐中，無論是銅礦的冶煉、銅器的鑄造，還是冶煉設備的修造，都沒有理由不進步。
考古發現證實，中國早期煉銅使用陶尊，外部塗有草拌泥，起絕熱保溫作用，內面塗有耐火泥層，銅礦和木炭直接放入爐內。這一裝置不同於從外部加熱的「坩堝」式熔爐，可以使爐內溫度提得更高。可以想像，在這種內熱式陶尊爐中，當混入銅礦中的氧化鐵礦較多時，在煉渣中還原出鐵來幾乎是一種必然現象。而塊煉鐵在冶鐵史中首先出現就是最好的證明。
塊煉鐵也稱為鍛鐵，是在較低的冶煉溫度下由鐵礦石固態還原得到的鐵塊。在西南亞和歐洲等地區，直到十四世紀煉出生鐵之前，一直採用塊煉法煉鐵。冶煉塊煉鐵，一般是在平地或山麓挖穴為爐，裝入高品位的鐵礦石和木炭，點燃後，鼓風加熱。當溫度達到1000℃左右時，礦石中的氧化鐵就會還原成金屬鐵，而脈石成為渣子。由於礦石中其它未還原的氧化物和雜質不能除去，只能趁熱鍛打擠出一部或大部，仍然會有較多的大塊夾雜物留在鐵里。由於冶煉溫度不高，化學反應較慢，加之取出固體產品需要扒爐，所以產量低，費工多，勞動強度也大。與生鐵不同，塊煉鐵含碳極低，質地柔軟，適於鍛造成形。由於塊煉鐵在鍛打前疏鬆多孔，故也被稱為海綿鐵。
不難看出，我國古代的內熱式陶尊煉銅爐很適於冶煉塊煉鐵，中國歷史上最早的人工冶鐵產品當然也非塊煉鐵莫屬。曾經有一種流傳很廣的說法，以「江蘇六合程橋兩座東周墓曾出土用塊煉鐵製成的鐵條和白口鑄鐵丸，湖南長沙一座春秋晚期墓中曾出土白口鑄鐵鼎和一把中碳鋼製成的劍」為據，斷論在中國冶鐵史上，一開始就是塊煉鐵、白口鑄鐵和鋼同時出現，「這是我國古代冶鐵工匠的勛業，是世界冶鐵史上的奇跡」雲雲。世界上哪來那麼多奇跡？事物發展的規律又豈能輕易違背。當然，立此論者以春秋時期為中國冶鐵史的開端，而「中國冶鐵始於春秋」又是學術界權威的結論，提出這種看法原也情有可原。殊不知，中國冶鐵術在夏代就已開花，春秋戰國之際的鐵、鋼並出，不過是中國冶鐵術取得突破性進步，開始結果而已。
說到這里，不由使筆者想到了一個有意思的插曲。事情發生於古人類考古學界，中國史前歷史上最為重要的晚期智人――山頂洞人的化石材料，在建國前經西方古人類學專家魏敦瑞（Weidenreich.F）研究，認為其中的三具頭骨分別代表原始蒙古人、美拉尼西亞人和愛斯基摩人三個不同的類型。言下之意，是這三種人的祖先跑到了一個山洞裡。建國以後，中國當代古人類學家吳新智根據模型又作了新的研究，發現三者均代表原始的蒙古人種，差別只在於一些細節尚未充分形成。學術界這才恍然大悟，原來山頂洞人本來就是這三種人的共同祖先，而不是這三種人的祖先為了某一重大事件不遠萬里到一個山洞裡來聚會。
差之毫釐，謬以千里。同樣的事實可以得出相反的結論，為學者能不慎哉！ 在缺乏物證的情況下，筆者膽敢把塊煉鐵放在中國冶鐵史的開篇，當然有所根據。以《古代社會》一書名垂青史的摩爾根曾告訴我們，「人類的經驗所遵循的途徑大體上是一致的。在類似的情況下，人類的需要基本相同。」驗之於人類發展史，此說不謬。由石器而陶器，再到銅器和鐵器，是世界上所有民族共同的發展軌跡。當世界上其它地區的冶鐵史都從塊煉鐵開始時，中國冶鐵史獨從生鐵開始，當然不合情理。不僅不合情理，也有悖科學規律。冶煉溫度只能由低到高，冶煉設備也只能由簡易到復雜。先有塊煉鐵，後有生鐵，必然是歷史的真實。
前文已述，由於塊煉鐵產量低、費工多、勞動強度大，人們為了提高產量，就要強化鼓風和加高爐身，爐子必將逐漸從地坑式向豎爐發展。爐身加高以後，爐內上升的煤氣流與礦石接觸的時間延長，能量利用率有了提高。鼓風強化則有兩方面的效果：一方面使氣體壓力加大，穿透爐內料層的能力增強，因而允許增加爐身高度；另一方面是燃燒強度提高，直接提高了爐內溫度。這些都促使產量提高。可是，事物總是一分為二的，溫度高了雖然鐵產量有所提高，往鐵里滲碳的速度也加快了，當滲碳超過2%以後，就引起了質變，得到的是另外一種產品――生鐵。生鐵的熔點最低可達1147℃，而溫度升高後還促使原料中的其它元素被還原進入鐵中，這就使得生鐵的熔點更為降低。於是，得到液體產品的可能出現了。當然，也不排除另一種可能，這就是在原始的塊煉爐中，由於爐子過熱或燃料比過大，偶然也能得到生鐵。筆者以為，這種最早的液態生鐵非白口鑄鐵莫屬。在這種白口鑄鐵中，幾乎全部的碳都與鐵化合形成了碳化三鐵，其斷口呈暗白色，晶粒粗大，具有很大的硬度和脆性，因此被稱為「剛鐵」，既不能承受冷加工，也不能承受熱加工。問題的關鍵恰恰是在這里。本來塊煉鐵含碳極低，質地柔軟易於鍛造；而白口鑄鐵又脆又硬，完全失去了塊煉鐵優良的鍛造性能。白口鑄鐵，也即「剛鐵」有沒有用？如何利用？對這一問題的不同認識是東西方冶鐵史發展的分水嶺。
毫無疑問，西南亞和歐洲地區在早期由於爐子過熱或燃料比過大肯定也得到過液態生鐵，由於其鍛造傳統過於強大，而生鐵不耐鍛打，這種液態生鐵多被視作冶煉不正常的產物而拋棄了。在中國則不然，生鐵一開始就有了用武之地。這一點在《禹貢》篇中同樣透露了玄機。
我們知道，夏代已邁入了文明的門檻，而文明的主要標志是發明了文字。「倉頡造字，鬼神夜哭」，文字既能「感天地而泣鬼神」，足見其在先民心目中的重要位置。而中國先民對文字載體的選擇則決定了中國冶鐵史的走向。考古發現已經證實，中國最早的文字或畫於陶器，或刻於竹木，或鑄於銅鐵，或鏤於甲骨，而竹木和甲骨是最常用的材料。不管是刻還是鏤，「筆」的硬度至關重要。當「剛鐵」初現時，雖然不耐鍛打，其硬度卻是當世之最。作為部落聯盟的首長，讓梁州進貢「剛鐵」 用於刻鏤文字實屬理所當然。而一旦這種產品有了用途，其生產工藝自然就會有人琢磨。春秋戰國之際的鑄鐵大興，實肇始於此。「剛鐵」的出現，恰逢其時。
當然會有人對這一說法不以為然，他們會問，比中華文明更早的古埃及文明，為何對生鐵的早期發明未做出貢獻？原因當然很多，其中之一則可能是其文字用不著刻鏤。古埃及人發現了紙草，並用作書寫材料。紙草是由生長在尼羅河三角洲的一種近似蘆葦的水生植物（紙草）製成的，古埃及人割下紙草，取出草骨，切成小薄條，在木板上一塊塊貼起來，壓平曬干後即成黃色紙卷。筆管則用紙草莖，墨水由紙草炭化加水配成。在紙草上寫字當然要比在竹木或甲骨上容易得多。歐洲作為古埃及文明的影響區，在初期視生鐵為廢物實屬情理之中。 大膽也好，狂妄也罷，至此為止，筆者為中國冶鐵術的起源提供了一個新的說法，這就是：中國原始冶鐵術至少在公元前2070年前後即已在古梁州誕生。塊煉鐵（柔鐵）首先出現，白口生鐵（剛鐵）緊隨其後。由於白口生鐵一出現就派上了用場（刻鏤），使得生鐵冶煉技術得以生存並有所發展，並最終由於青銅冶鑄技術的影響，在春秋戰國之際奠定了中國冶鐵術的基本走向――以生鐵冶鑄為主。而以生鐵冶鑄為主的技術傳統是中國古代金屬文化與西方早期以鍛鐵為主的金屬文化的主要區別。從某種意義上說，也正是生鐵冶鑄技術的早期發明與廣泛應用，造就了中華文明最初的輝煌。
為了弄清中國早期冶鐵術以生鐵冶鑄為主的原因，我們不妨簡要回溯一下中國早期青銅冶鑄的歷史。
黃帝采首山銅鑄鼎的傳說，前人多認為荒誕不經。現在看來，黃帝生存的年代肯定是在公元前3000年以後，其時冶銅術早已誕生。將此說與「蚩尤以銅作兵」的傳說相聯系，則黃帝鑄鼎未必不可能。
繼黃帝鑄鼎說之後，傳說中還講到禹鑄九鼎以及禹子啟曾命人在昆吾（其地在今河南濮陽附近）鑄鼎。據郭沫若考證，昆吾在當時是一個冶銅中心，昆吾的銅在古代非常著名。如果說黃帝鑄鼎之說因無法證實可以存疑的話，禹鑄九鼎的傳說卻幾乎可以肯定，因為河南偃師二里頭文化可以作證。
二里頭文化一期至四期的年代為公元前1900～前1600年，而夏代的紀年范圍是公元前2070～前1600年，二里頭文化當然屬於夏文化。在二里頭文化遺址中，不僅發現了鑄銅手工業作坊的遺跡，找到了冶煉用的陶鍋、陶范和殘留銅渣，而且出土了青銅材質的刀、鏃、錐、魚鉤、鈴之類的小件銅器和鑿、錛、爵等較大的銅器。其中的一件銅爵，通高12厘米，經電子探針法定量分析，含銅92%，含錫7%，屬於典型的青銅器。研究者指出，當時的青銅冶鑄技術正在由初級階段向高級階段過渡。
在時代稍晚於二里頭文化的鄭州二里崗商代遺址（碳14年代為公元前1550年左右）中，出土了大量的青銅器，其中有多種兵器。與二里崗文化同期的湖北盤龍城則出土了159件青銅器，有器形25種。在四件青銅禮器中，其中三件的含錫量在7%上下。研究者據此斷定，當時的青銅禮器，大多數是按一定的銅、錫配比鑄成的，這只有在青銅冶鑄技術的高級階段才能辦到。
到了以安陽殷墟為代表的殷商後期，青銅器的冶鑄技術已相當高超，不僅器形相當完備，而且盡可能用鑄造的方法解決金屬器件的成形問題，其它加工工藝均處於從屬地位。從殷商後期到西周晚期，幾乎所有的青銅器件都由鑄造成形，盡管某些器物的形制相當復雜，匠師們習慣的做法仍是採用多種形式的鑄接工藝或經多次鑄接使之成形。甚至軸配合和薄壁件的製作也通過鑄造手段來實現。
不難看出，鑄造成形是中國早期青銅冶鑄技術根深蒂固的傳統。而傳統的力量往往是巨大的。在冶鐵術誕生之初，需要鍛造成形的塊煉鐵佔主導地位，用於刻鏤的「剛鐵」只是偶然才能得到，數量極少。問題在於，當冶鐵術誕生的時候，青銅冶鑄技術已接近成熟，煉銅爐也已逐漸由矮小的陶尊爐向具有一定高度的鼓風豎爐發展，這一技術進步的趨勢遲早要對冶鐵術產生影響。當「剛鐵」由於技術進步變得越來越多，僅僅用於刻鏤已無法消化時，為「剛鐵」尋找新的出路就成了問題。而這時，擁有鑄造成形技術傳統的中國古代冶鑄匠師，當然不會把液態生鐵及其凝集物視作廢物，他們必定會採用最得心應手也是最近便的鑄造成形方法來利用這些（雖然不太令人滿意的）「惡金」。於是，鑄鐵技術宣告誕生。接下來當然是鑄鐵技術的不斷完善和發展。當社會終於認識到鑄鐵的作用，開始大力推廣時，這種最富 「革命性」的金屬終於大搖大擺地登上了歷史舞台，而這一時刻，歷史的車輪正好行進到春秋中葉，距離冶鐵術的誕生，已有1400多年之久。 照理說，有高度發達的青銅冶鑄技術作背景，冶鐵術的發展不應如此緩慢。不過，既然事實如此，我們倒不妨試著找出其中的原因。
泰利柯特有一個論點：冶鐵術並非先進煉銅工匠的專利，而是更早期原始煉銅工匠的發明，或者竟然完全是由不懂煉銅技術的一批新人創造的。這一說法似乎暗示著冶鐵術的起源比我們能夠認識到的還要久遠。不過，這一說法確有道理。以常識而論，工藝愈先進，規矩就愈多，出現意外的可能性就愈小。而煉銅時煉出鐵來，本來就純屬意外。順著這一思路下推，我們就會發現，在青銅時代，冶鐵術的誕生並非驚天動地的大事，只不過是一樁新生事物而已。而新生事物要取得社會的承認當然頗費時日。更何況，在制鋼技術發明以前，作為新產品，（塊煉鐵）制工具硬度不如青銅，（白口生鐵）鑄禮器又黑不溜秋，缺乏耀眼的光澤。鐵欲大行於世，必須等待時機，而這一時機到來的標志應該是：處於地表易采易煉的氧化銅礦已不敷使用，鑄鐵的生產成本已大為降低，生產力的發展又急需大量的工具。試想，在生產力低下的奴隸制時代，要滿足這樣的條件談何容易，鑄鐵的姍姍來遲自有道理。不過，當時鍾指向公元前六世紀的春秋中葉時，這一時機終於成熟了。
在烽火戲諸侯的周幽王自取滅亡後，關中地區充滿了野蠻的戎人。宮室文物大部被毀，土地日見荒蕪，繼位於危難之時的周平王不得不東遷洛邑，重新建國，這就是東周的開始。東周之時，王室衰微，加上周邊夷狄不斷侵擾，國家名為統一，實已分崩離析。各路諸侯趁隙而起，爭霸中原，以實力較短長（後人將這段歷史稱為春秋，始於公元前770年，終於公元前476年）。在經過了一番此消彼長之後，公元前651年，齊桓公在葵丘（今河南蘭考縣東）大會諸侯，周王派宰孔參加，賜給齊桓公「專征伐」的權利，自此開始了「禮樂征伐自諸侯出」的局面，齊桓公也由此成為春秋時代的第一個霸主。
齊國原本不大，又地處文化較為落後的東海之濱，為何能首先稱霸呢？最直接的原因是明智的齊桓公任用了管仲為相。能乾的管仲則通過發展工商業賺取錢財，使國家很快富足，軍力迅速強大了起來。而在管仲諸多的富國強兵措施中，「官山海」是最為有效的一種。
據《管子?海王》篇載：「桓公曰：然則吾何以為國？管子對曰：唯官山海可耳。」郭沫若認為，「『官』者，管也。『管海』自然是指管制鹽業，『管山』就是把礦產管制起來，這里就包含著銅鐵。齊桓公時已有鐵的使用，我看是毫無疑問的。因此，《國語?齊語》裡面，管仲所說的『美金以鑄劍戟，試諸狗馬；惡金以鑄鋤夷斤，試諸壤土』，美金是指青銅，惡金是指鐵，也是毫無疑問的。……齊桓公之所以能夠劃時代地成為五霸之首，在諸侯中特出一頭地，在這兒可以找得出它的物質根據。煮海為鹽積累了資金，鑄鐵為耕具提高了農業生產。所以桓公稱霸並不僅僅由於產生了一位特出的政治家管仲，而是由於這位特出的政治家找到了使國富強的基本要素。」
郭沫若的分析是令人信服的。這同時也告訴我們，鑄鐵技術在齊桓公時已接近成熟，因此才引起了當權者（管仲）的注意。反過來，由於當權者的大力提倡，鑄鐵技術的發展也就大大加快了速度。試想，鑄鐵農具的使用既然能使齊國「足食」，相鄰各國必將仿而效之。稍後的戰國時代鑄鐵技術被七國普遍採用，其最初的契機應該是在這里。而中國冶鐵術以生鐵冶鑄為主的基本走向由此而奠定就毫不奇怪了。

8. 中國古代冶煉史

中國是世界上最早生產鋼的國家之一。考古工作者曾經在湖南長沙楊家山春秋晚期的墓葬中發掘出一把銅格「鐵劍」，通過金相檢驗，結果證明是鋼制的。這是迄今為止我們見到的中國最早的鋼制實物。它說明從春秋晚期起中國就有煉鋼生產了，煉鋼生產在中國已有2500多年的歷史。

春秋戰國時期，楚國製造的兵器聞名天下。《史記·禮書》和《苟子·議兵篇》中都談到楚國的宛（今河南省南陽）出產的兵器刃鋒象蜂刺三樣厲害，這肯定是鋼制的。因為鐵制的刀劍過於柔軟，不可能達到象蜂刺一樣的銳利程度。當時西方古羅馬士兵使用的刀劍是熟鐵的，在戰場上交鋒時一刺便彎，再刺之前非要放在地上用腳踩直不可。公元1世紀時歐洲人普利尼曾經說過：「雖然鐵的種類多而又多，但是沒有一種能和中國的鋼比美。」可是春秋戰國時期，中國人究竟是採取什麼方法進行煉鋼生產的呢？人們在文獻資料中還沒有找到記載，而考古工作者在對河北易縣燕下都出土的部分鋼兵器進行科學檢驗的時候卻揭示出中國最古老的煉鋼法。

我們知道，生鐵、熟鐵和鋼的主要區別在於含碳量上，含碳量超過2％的鐵，叫生鐵；含碳量低於0.05％的鐵，叫熟鐵；含碳量在0．05％－2％當中的鐵，稱為鋼。中國古代最早的煉鋼工藝流程是：先採用木炭作燃料，在爐中將鐵礦石冶煉成呈海綿狀的固體塊，待爐子冷後取出，叫塊煉鐵。塊煉鐵含碳量低，質地軟，雜質多，是人類早期煉得的熟鐵。再用塊煉鐵作原料，在碳火中加熱吸碳，提高含碳量，然後經過鍛打，除掉雜質又滲進碳，從而得到鋼。這種鋼，叫塊煉鐵滲碳鋼。河北易縣燕下都出土的鋼兵器，都是用塊煉鐵滲碳鋼製造的。

用塊煉鐵透碳鋼製造的刀，雖然比較鋒利，但仍然達不到能夠「斬金斷玉，削鐵如泥」的程度。因為這種鋼的質量還不夠好，煉這種鋼碳滲進的多少，分布的是否均勻，雜質除掉的程度，都非常難掌握，而且生產效率極低。為了提高鋼的質量，中國古代工匠從西漢中期起發明了「百煉鋼」的新工藝。

所謂「百煉鋼」，就是將塊煉鐵反復加熱折疊鍛打，使鋼的組織緻密、成份均勻，雜質減少，從而提高鋼的質量。用百煉鋼製成的刀劍質量很高。1974年，山東省臨沂地區蒼山漢墓中，出土了一把東漢永初六年（公元112年）製造的鋼刀，全長111．5厘米，刀背有錯金銘文：「永初六年五月丙午造卅湅大刀吉羊宜子孫」。「湅」，即是煉的意思。這是迄今為止發掘出的最早的百煉鋼類型的產品。科學檢驗表明，這把鋼刀含碳量比較均勻，刃部經過淬水，所含雜質與現代熟鐵相似。百煉鋼的品種繁多，見於記載的有：「五煉」、「九煉」、「卅煉」、「五十煉」、「七十二煉」及「百煉」。煉字前面這些具體數字的特定含義，研究者一般認為是指加熱的次數，即煉了多少火。北宋著名科學家沈括在《夢溪筆談》里敘述磁州百煉鋼的過程，就是連續燒鍛百餘次，至斤兩不減為止。曹操曾命有司造「百辟刀」五把，在《內誡令》中稱它們為「百煉利器」。孫權有三口寶刀，其中一口名「百煉」。蒲元為劉備造的寶刀，上刻「七十二煉」。由此可見，在三國時期，百煉鋼已經相當普遍了。 百煉鋼的需要越來越大，由於它的原料塊煉鐵的生產效率很低，冶煉出來以後必須經過「冷化」，才能得到，所以，百煉鋼的發展受到限制。為了突破這種限制，中國古代工匠又發明了一種新的生鐵煉鋼技術——炒鋼。

炒鋼，就是把生鐵加熱到熔化或基本熔化之後，在熔爐中加以攪拌，借空氣中的氧把生鐵中所含的碳化掉，從而得到鋼。這種煉鋼新工藝，可以在東漢末年的史籍中找到間接的描述。《太平經》卷七十二中記載：「使工師擊冶石，求其鐵燒冶之，使成水，乃後使良工萬鍛之，乃成莫邪（古代的利劍）耶。」這段話雖然沒有明確提出炒鋼二字，卻把炒鋼工藝包含進去了。因為把鐵礦煉成液體，當然只能是生鐵水，而在「乃後萬鍛」之前一定要炒成鋼或熟鐵才行（實際上熟鐵就是含碳極低的炒鋼），否則生鐵是不能鍛的，更甭說「萬鍛」了。這是一個從鐵礦石煉成生鐵水，再炒出鋼，最後鍛造成優質兵器的全過程。炒鋼的發明，是煉鋼史上的一次技術革命。在歐洲，炒鋼始於18世紀的英國，比中國要晚1600多年。

在三國時期，炒鋼還是一種新技術，大多數的冶鐵匠還沒有掌握它。從《諸葛亮別傳》關於蒲元在斜谷口為諸葛亮鑄刀，「鎔金造器，特異常法，的記載中，我們可以判斷：蒲元這次鑄刀使用的一定是炒鋼技術。另外，要想鍛制出能夠「斬金斷玉，削鐵如泥」的「神刀」，最後一道工序淬火也至關重要。所謂「淬火」』，就是先把打好的鋼刀放在爐火上燒紅，然後立刻放入冷水中適當蘸浸，讓它驟然冷卻。這樣反復幾次，鋼刀就會變得堅韌而富有彈性了。淬火工序看起來容易，但操作起來極難掌握得恰到好處，燒熱的火候、冷卻的程度、水質的優劣，都有很大關系。淬火淬得不夠，則刀鋒不硬，容易卷刃；淬火淬過頭，刀鋒會變脆，容易折斷；淬火淬得合適，非有極其豐富的經驗不可。據《諸葛亮別傳》上講，蒲元對淬火用的水質很有研究。他認為「蜀江爽烈」，適宜於淬刀，而「漢水鈍弱」，不能用來淬力，涪水也不可用。他在斜谷口為諸葛亮造刀，專門派士兵到成都去取江水。由於山路崎嶇，坎坷難行，所取的江水打翻了一大半，士兵們就摻入了一些活水。水運到以後，當即就被蒲元識破了，「於是咸其驚服，稱為神妙。」在1700年前，蒲元就發現了水質的優劣會影響淬火的效果，這實在是了不起的成就。而在歐洲，到近代才開始研究這個問題。

綜上所述，蒲元的「神刀」是運用當時先進的炒鋼冶煉技術，綜合豐富的淬火經驗煉成的。

提煉出一套好的管理開發經驗和技術成果
伴隨著品種鋼的開發，工藝技術的升級改造，第三煉鋼廠在不斷總結經驗的基礎上，逐步形成了一整套適應品種鋼開發、生產、崗位操作全過程的管理經驗。過去該廠生產、技術，設備各守一攤，各強調各的要求，造成管理過程的脫節。隨著品種鋼的開發、冶煉，他們圍繞多出鋼、多出好鋼這個中心，在每次制定品種鋼方案時，將目標管理引入管理機制，確定了由技術科牽頭，生產組織、車間及相關設備保證人員協同作戰，專題研究部署，方案一經確定，各部門必須嚴格執行。新的管理模式，使技術、生產、設備、車間直至操作崗位，形成了一個有機的整體，保證了品種開發全過程的順暢。並在此基礎上，第三煉鋼廠把目標化管理引入品種鋼開發機制中。過去，在生產中廠里只是訂出各工序干什麼？怎麼干？操作人員只管本工序，不考慮給下道工序創造條件，最終的結果是反映在產品上。實行目標管理後，不僅是訂出各工序干什麼？怎麼干？同時還提出各工序到達下道工序的目標要求，細化到每個工序點、每個班和每個澆次，作為考核本工序的依據。為解決轉爐出鋼帶渣量的問題，他們以LF爐到站檢測為依據；為實現鑄機低溫快注的要求，把鑄機中間包溫度作為考核LF爐出站溫度的考核依據，以此類推，環環相扣。崗位工人上崗後，對自己崗位今天要完成的任務一目瞭然，使上下工序之間的銜接更加緊湊。實行目標管理後，把過去的結果控制變成了過程式控制制，提高了全廠的管理和操作水平。
多煉鋼，多煉好鋼，離不開技術攻關，該廠在品種鋼開發中摸索總結出了一批好的技術成果，為品種鋼的開發、生產提供了堅實的保證。他們根據主體裝備、產品現狀、用戶需求等特點進行分析，對限制性環節開展攻關。低碳鋼冶煉最大的難題是爐襯侵蝕快，連澆爐數低，他們在技術上採取對轉爐渣系進行調整，開發出低碳鋼專用稠渣劑，從而減少鋼水對爐襯的侵蝕。技術人員還通過改進中包材質，調整鑄機塞棒、浸入式套管和水口「三大件」的材質配方，對結晶器和一次冷卻工藝進行調整等技術攻關，使連澆爐數從最初的不到8爐，提高到14爐。針對轉爐下渣多、鋼包自開率低，高碳鋼鑄坯縮孔嚴重等問題，廠里組織專門攻關小組，對轉爐擋渣鋼包自開率、鑄機低溫澆鑄進行專題攻關，取得了明顯的效果，目前，轉爐擋渣成功率、大包自開率都保持在95％以上；高碳鋼中包鋼水過熱度控制在35℃以下。針對4號鑄機產品供不應求的矛盾，該廠對其從生產組織上，千方百計壓縮輔助時間；在生產工藝上推廣新型中間包包襯耐材，使烘烤時間由原來的2．5小時，減少到1．5小時，連澆爐最高達到24爐／次，月產量增加0．8萬噸左右。
鋼水出爐溫度在1600℃以上，鋼坯溫度也有600℃

9. 我國古代的鐵器冶煉技術發展史

古代的煉鐵方法是塊煉鐵，即在較低的冶煉溫度下，將鐵礦石固態還原獲得海綿鐵，再經鍛打成的鐵塊。冶煉塊煉鐵，一般採用地爐、平地築爐和豎爐3種。我國塊煉鐵始於春秋時代，在掌握塊煉鐵技術的不久，就煉出了含碳2%以上的液態生鐵，並用以鑄成工具。戰國初期，我國已掌握了脫碳、熱處理技術方法，發明了韌性鑄鐵。戰國後期，又發明了可重復使用的「鐵范」(用鐵製成的鑄造金屬器物的空腹器)。西漢時期，出現坩堝煉鐵法。同時，煉鐵豎爐規模進一步擴大。1975年，在鄭州附近古滎鎮發現和發掘出漢代冶鐵遺址，場址面積達12萬m2，發掘出兩座並列的高爐爐基，高爐容積約50m3。西漢時期還發明了「炒鋼法」，即利用生鐵「炒」成熟鐵或鋼的新工藝，產品稱為炒鋼。同時，還興起「百煉鋼」技術。東漢(公元25～220年)，光武帝時，發明了水力鼓風爐，即「水排」。我國古代水排的發明，大約比歐洲早1100多年。漢代以後，發明了灌鋼方法。《北齊書·綦母懷文傳》稱為「宿鋼」，後世稱為灌鋼，又稱為團鋼。這是中國古代煉鋼技術的又一重大成就。據〈中華網路要覽〉記載：中國是最早用煤煉鐵的國家，漢代時已經試用，宋、元時期已普及。到明代(公元1368～1644年)已能用焦炭冶煉生鐵。在公元14～15世紀之際，鐵的產量曾超過2000萬斤，摺合約為1.2萬t。西方最先開始工業革命的英國，約晚兩個世紀，才達到這個水平。

總的來看，中國古代鋼鐵發展的特點與其他各國不同。世界上長期採用固態還原的塊煉鐵和固體滲碳鋼，而中國鑄鐵和生鐵煉鋼一直是主要方法。由於鑄鐵和生鐵煉鋼法的發明與發展，中國的冶金技術在明代中葉以前一直居世界先進水平。

19世紀下半葉清政府發展近代軍事工業，製造槍炮、戰艦，大量輸入西方國家生產的鋼鐵。1867年進口鋼約8250t，1885年約9萬t，1891年增加到170萬擔(約13萬t)。進口鋼逐漸佔領了中國的市場，使傳統的冶鐵業難以維持生產，而國內鋼鐵消耗量又不斷增加。因此近代鋼鐵工業的興起就成為時代的需要。

1871年(清同治十三年)，直隸總督李鴻章、船政大臣沈葆楨請開煤鐵，以濟軍需，上允其請，命於直隸磁州、福建、台灣試辦。1875年，直隸磁州煤鐵礦向英國訂購熔鐵機器，因運道艱遠未能成交。此事表明，當時已開始注重舉辦新式鋼鐵事業。1886年，貴州巡撫潘蔚創辦青